在第三代半導體領(lǐng)域，氮化鎵功率器件因在效率、頻率、體積等綜合方面優(yōu)勢顯著，在快充等消費電子市場實現(xiàn)率先放量，并在國內(nèi)外主流手機廠商布局的推動下，滲透率持續(xù)提升。

近日，國星光電子公司風華芯電成功開發(fā)出基于扇出面板級封裝的D-mode氮化鎵半橋模塊。

該模塊在封裝形式上取得新突破，相對于傳統(tǒng)鍵合線框架封裝，模塊體積減少超67％，電路板布板面積降低30%，使得整體封裝結(jié)構(gòu)更緊湊、產(chǎn)品性能更出色，可進一步推動氮化鎵產(chǎn)品向小型化、輕薄化、高效化方向發(fā)展，為快充等消費電子市場應(yīng)用提供更優(yōu)的技術(shù)解決方案。

01技術(shù)創(chuàng)新

塑造市場競爭新優(yōu)勢

▲扇出型D-mode氮化鎵半橋模塊尺寸僅為6×7×0.45mm

風華芯電此次推出的D-mode氮化鎵半橋模塊可更好地滿足消費電子市場應(yīng)用產(chǎn)品集成度和小型化日益升級的需求。

模塊創(chuàng)新采用自主研發(fā)的扇出面板級封裝形式，其通過銅球鍵合工藝實現(xiàn)氮化鎵高電子遷移率晶體管（GaN HEMT）和硅（Si MOS）芯片的凸點結(jié)構(gòu)，借助再布線層（RDL）的鍍銅工藝實現(xiàn)互連，達到4個功率管有效互連效果，并形成半橋拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高密度集成，減少產(chǎn)品體積，提升性能優(yōu)勢，增強產(chǎn)品市場競爭力。

▲D-mode氮化鎵半橋模塊扇出面板級封裝布線結(jié)構(gòu)示意圖

02錨定“三優(yōu)”

賦能產(chǎn)品提質(zhì)增效

基于扇出面板級封裝形式，D-mode氮化鎵半橋模塊實現(xiàn)了“三優(yōu)”目標：

性能更優(yōu)

由于扇出面板級封裝能夠在更狹小的空間內(nèi)完成更復雜電氣互連，更短的互連線路，使得整體模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)更緊湊，實現(xiàn)體積減少超67%，布板尺寸縮減30％。而且模塊的寄生電感、電阻更小，可充分發(fā)揮氮化鎵材料的高頻、高效率的特性，提升整體性能。

▲模塊與常規(guī)分立封裝產(chǎn)品相比布板尺寸縮減30％

為了驗證模塊的優(yōu)越性能，風華芯電將基于扇出面板級封裝的氮化鎵半橋模塊應(yīng)用于100W開關(guān)電源中，該開關(guān)電源整體尺寸為60×50×27mm，體積有效減少，且電源峰值效率可達到95%。

▲將模塊應(yīng)用于100W開關(guān)電源，驗證產(chǎn)品體積及性能

在熱管理方面，開關(guān)電源在環(huán)境溫度為25℃、密封空間內(nèi)老化電源1小時后的條件下，模塊位置最高溫度為78.9℃，整個開關(guān)電源最高溫度86.4℃。模塊發(fā)熱量低且散熱快。

可靠性更優(yōu)

模塊與常規(guī)分立封裝產(chǎn)品對比，開通速度提升17.59%，開通損耗下降10.7%。開關(guān)損耗的顯著降低，有利于產(chǎn)品進一步減少熱應(yīng)力、提高電源效率與功率密度、優(yōu)化開關(guān)性能等，全面提升可靠性。

▲模塊動態(tài)特性測試及結(jié)果

綜合成本更優(yōu)

在原材料方面，模塊無需采用銅基板，有利于降低規(guī)模生產(chǎn)的封裝成本。同時，得益于模塊性能效率的提升和散熱需求的降低，可減少機構(gòu)件尺寸和散熱材料的使用，幫助控制系統(tǒng)熱設(shè)計成本。

此外，模塊可與Si MOSFET柵極驅(qū)動器兼容，驅(qū)動簡便，其在保留氮化鎵材料最優(yōu)性能的同時具備最高硅MOSFET柵極可靠性，可為客戶提供高性能、高可靠性和高性價比的解決方案。

03優(yōu)化布局

加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力

▲模塊驅(qū)動簡便，可適配多場景應(yīng)用

風華芯電是國星光電布局化合物半導體封測領(lǐng)域的重要抓手，專業(yè)從事半導體分立器件、集成電路的研發(fā)、生產(chǎn)、封裝、測試和銷售。

今年以來，國星光電積極推進第三代半導體業(yè)務(wù)布局優(yōu)化，通過與子公司風華芯電半導體封測業(yè)務(wù)進行資源整合，形成業(yè)務(wù)協(xié)同、資源共享、優(yōu)勢互補發(fā)展新局面，加快培育發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力。

目前，風華芯電已擁有20余條國際先進水平的半導體封裝測試自動化生產(chǎn)線，可生產(chǎn)包括TO、SOT、SOD、SOP、TSSOP 、QFN 、DFN等在內(nèi)的20多個封裝系列，產(chǎn)品總數(shù)超1000件，可滿足第三代半導體及先進封測市場多元化的應(yīng)用需求，為我國半導體產(chǎn)業(yè)加速國產(chǎn)化注入源源活力。

活動預告

2024年11月8日-11日，中國電力電子與能量轉(zhuǎn)換大會暨中國電源學會第二十七屆學術(shù)年會及展覽會（CPEEC & CPSSC 2024）將于西安曲江國際會議中心舉行，風華芯電將受邀出席會議并發(fā)表演講。